冲压模具设计毕业论文

本科毕业设计（论文）(2015届)题目：异形垫片冲压模具设计专业：机械自动化班级：11机械自动化三姓名：周龙学号：11207013329指导教师：蔡乐安职称：副教授完成日期：2015年4月17日1目录摘要（外文）2引言3一、工艺设计（一）零件的工艺性分析4（二）设计冲裁方案与优劣确定4二、排样设计（一）搭边值确定6（二）排样图展示7（三）物料进距计算8（四）确定条料宽度8（五）导料板设置8三、工艺计算（一）材料利用率8（二）确定压力中心9（三）冲裁力的计算四、模具总体概要设计（一）卸料方式选择9（二）出件与送料方式选择9（三）导向方式选择10（四）模具总装图10五、模具零件设计（一）刃口计算11（二）导正销15（三）卸料部件设计15（四）凹模结构设计16（五）凸模结构设计17六、模架的选择（一）导柱、导套选用18（二）上、下模座选用18（三）材料选用18七、压力机的选择19致谢21文献参考（附件及运动仿真）222异形垫片冲压模具设计与分析摘要：模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”。而冲压模具又在整个模具工业中的一枝独秀，发展极为迅速，它在人们的日常生活及现代工业生产领域中占有很重要的地位。本毕业设计是关于异形垫片的冲压模具设计，通过分析异形垫片的结构，尺寸来确定其所选用的冲压方式、模具结构以及工位排版等设计内容。并最终完成该零件的冲压模具二维图纸、三维立体及加工运动仿真。当所有的参数计算完后，还要对模具整体的装配方案，主要部件的设计和装配的技术要求都进行分析。以便能够清晰的表达出该零件的冲压加工过程。关键词：异形垫片；冲压模；设计Abstract：Knownasthemotherofindustry,themouldisanimportantmoderntechnicalequipmentofmodernindustrialproduction.Withtherapidlydevelopment,thestampingdieisthrivinginthemouldindustry.Itplaysanimportantroleindailylifeandinthefieldofmodernindustrialproduction.Thegraduationdesignisaboutthestampingdiedesignoftheprofiledgasket.Itcandeterminethedesigncontents,includingstampingmethod,themouldstructureandtheworkinglayoutbyanalyzingthestructureandthesizeofprofiledgasket.Andfinallythegraduationdesignfinishesthe2Ddrawing,the3Ddrawingandthemotionstimulationofthatpartstampingdie.Withallparametersdone,analysisontheassemblingofthemouldsandrequirementofmainpartsdesignandassemblingwasmade.Soitcanexpressthestampingprocessofthatpartclearly.Keywords:profiledgasket;thestampingdie;design3引言背景：据统计，2003年我国生产汽车冲压件约240万吨/8亿件，机动车冲压件约28万吨/19亿件，农业用车冲压件约96万吨/7.1亿件，家电及建筑用材冲压件100万吨/12.8亿件。业内专家预计，随着冲压成形行业最大市场用户汽车行业今的迅猛发展，中国冲压业迎来了一个迅速发展机遇时段，但能否抓住机遇获得新的更快的发展，前进的道路上尚有许多阻力和障碍需要克服与突破。意义：选择冲压模的设计作为课题是因为课题涉及知识面较广，其主要目的是使自己能更好的巩固和融合大学生活中所学习到的知识，并运用于实际模具设计过程中，提高自身软件操作熟练度，设计思路及模具结构清晰度。并且本设计的设计要求较高，对学生的设计能力是一个很好的锻炼。课题研究内容包括机械工程及自动化学科的材料力学，热力学，机械原理，机械设计，公差与互换性，机械制造工艺等知识，特别锻炼学生设计规范性的能力。使学生能得到全方位的锻炼。课题要求学生具备较强的机械设计能力、逻辑思维能力和创新能力，对学生是一个挑战。课题为典型的机械设计类课题，涉及机械知识全面，与工程机械专业方向结合紧密。内容：本毕业设计是关于异形垫片的冲压模具设计，通过分析异形垫片的结构，尺寸来确定其所选用的冲压方式、模具结构以及工位排版等设计内容。并最终完成该零件的冲压模具二维图纸、三维立体及加工运动仿真。以便能够清楚的表达出该零件的冲压过程。4一、工艺设计（一）零件的工艺性分析零件三维如图1-1所示，为许多机器上都需要用到的手柄，材料为厚度为0.15mm的H68，要求零件粗步应定为中批量生产，外精度要求不高，但表面必须要保证平整而圆孔是该零件需要保证精度的重点。综上所述：该零件适合冲压，零件的冲压性能良好。图1-1异形垫片二维零件图（二）设计冲裁方案与优劣确定该冲压件由冲孔、压扁、落料等多个基本工序组成。确定冲裁件工艺方案：该冲裁件的成型工序包括落料和冲孔，对其可能的加工方案有以下三种：方案一：用单工序模进行生产。先冲孔，后落料。方案二：用复合模进行生产。冲孔加落料复合冲压。方案三：用级进模进行生产。冲孔加落料级进冲压。5表1-1三个方案优劣程度的比较三个方案的比较：方案一：模具结构简单，造价便宜，且每次冲裁所需的冲裁力较小，便于解决冲压设备冲压力吨位不足的问题。其缺点在于难以保证零件的尺寸精度，且零件较小，二次冲孔时，不能准确定位，容易使人受伤，生产效率低。易于加工和模具的维修，适用于小批量或试制件。方案二：只需一副模具，制件精度与生产效率较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度能满足要求。模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，使得一些内孔的间距、内孔与边缘的间距都较小的工件不宜采用。方案三：只需一副模具，生产效率高，模具寿命长，操作方便，精度也能满足要求，生产成本较低。总结：通过对上述三种方案的分析与比较,采用级进模（方案三）较为合理，精度较高。6二、排样设计冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的目的在于材料合理化的消耗、提高生产效率和延长模具使用寿命，根据材料利用率程度和成本降低方面，排样可以分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排样、斜排样、对排样、混合排样、多排样等多种排样形式。在进行多工位级进模的设计时，首先要确定条料排样图的设计，因为条料排样图的设计是进行级进模设计时的一个重要依据。多工位级进模条料排样图的设计是否合理，对模具设计及产品的最终成本的影响是很大的。尤其是在大批量生产中，若设计的排样图出现错误，会导致制造出来的模具无法冲制所需零件。除此以外，条料排样图一经确定，冲制零件的各部分在模具中的冲压顺序、模具的工位、工序数、零件的排样方式、模具步距的公称尺寸、条料载的设计形式等一系列问题也就被确定了。在这套模具中，排样设计的总原则是：先进行废料的冲裁和条料压扁，然后进行冲孔、压弯，最后切断，而且要时刻考虑模具材料的强度和刚度，以及结构的合理性。（一）搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺的余料，称之为搭边。搭边的用处是补足定位误差，保持工件条料有一定的刚度，保证零件质量与送料方便。搭边值过大，材料浪费。搭边值过小，冲裁时条料容易翘曲或被拉断，不仅会增加冲压件的毛刺，而且还会拉入凸模、凹模间隙中损坏模具刃口，导致模具寿命降低。或影响送料工作。根据制件厚度与制件的排样方法查表2-1得：两制件之间搭边值a1=1.8mm.侧搭边值a=2.0mm图2-1搭边值二维7表2-1搭边值和侧边值（二）排样图的展示图2-2排样图二维在进行这个级进模具的工序排样设计时，为提高模具寿命最好尽量分散各工位。考虑到简化模具结构，该级进模一共有2个工位，其中包含有冲孔1个工位，落料1个工位。8（三）送料进距的计算条料在模具上每送进一次的距离称为送料进距，每个进距都可以冲出一个或多个零件。L=D+1.8=55+1.8=56.8（如图）其中D、a1、l如图2-2所示（四）确定条料宽度由上述可知，冲裁件所采用的是有废料排样，且侧搭边值a=2.0mm，所以条料宽度为49mm。同时可知板料规格：板料H68，板料的长度：500mm,宽度：49mm,采用横裁的方法（五）导料板设置导料板是条料的向定位机构，对条料的宽度方向进行定位，从而使条料沿直线送进。具体的工位安排如下：冲孔→落料三、工艺计算（一）材料利用率计算单个零件的材料利用率η=S/S0×100%=S/AB×100%冲裁面积SS=1000mm2n=1；B=49；L=518㎜S指冲裁件面积S0指所用材料面积，包含工件的面积和废料的面积B指调料宽度、A指送料步距、N指一个步距内冲件数η=S/AB=495110001×100%≈40.01%由此可知，η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，亦取决于排样形式和冲压方式。因此，需要提高材料利用率，就必须合理排样，减少工艺废料。9压力中心计算公式为（二）确定压力中心冲压模具的压力中心指的是冲压时诸冲压力合力的作用点。为了保证压力机与模具正常工作，必须让冲压模的压力中心和压力机滑块的压力中心相合。不然会使得冲呀模和压力机滑块产生偏心载荷，从而会让滑块和导轨间的磨损变大，模具导向零件的磨损加模具和压力机的使用寿命减少。单一的形状对称的冲裁件，其压力中心就是冲裁件的几何中心。不规则或则形状复杂的工件，其压力中心可用解析计算法。解析法的理论根据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。所以他的合力作用点的座标位置(x0,y0)，就是模具的压力中心如图3-1、将工件周长分为L1/L2/L3……L10基本线段，求得各段长度及中心位置。图3-1压力中心图L1(0，21)=31.4L2(12，31)=4L3(30，42)=50.24L4(48，24)=19L5(50，10)=4L6(55，5)=15.7L7(40，0)=20L8(26，4)=25.12L9(22，9.5)=3L10(16，11)=12所以压力中心为点（28.159,20.216）10（三）冲裁力计算冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是随凸模行程而变化的。平常所说的冲裁力是指冲裁力的MAX值。平刃冲模的冲裁力可按下式计算：平刃口模具冲裁力：Fp=KPLtτ查常用黄铜的力学性能表得：Σb=240—300Mpa取σb=300Mpa查表得：K卸=0.06，K推=0.07F落料=Ltσb=172×0.15×300≈7740NF冲孔=Ltσb=106.76×0.15×300=4804.2NFQ=KFP=0.06×7740=437.4NFQ1=nk1FP=6×0.07×7740＝3250.8NFQ2=K2FP=0.08×7740=619.2NF冲裁力=Fp+FQ+FQ1=4307.4N四、模具总体概要设计经分析，工件平整度要求低，尺寸精度要求低，形状简单，但是工件产量比较大，且材料厚度=0.15mm，为保证冲压模的生产率偏高，经过筛选，该多工位级进模决定实施工序集中的工艺方案，刚性卸料装置+普通导正销定距。（一）卸料方式的选择刚性卸料与弹性卸料相互比较：刚性卸料是用固定卸料板。一般用作卸料精度要求偏低的冲压件。一：且当卸料板仅仅起到卸料作用的时候和凸模之间的间隙随着材料厚度的增大而增大，单边间隙为0.2t-0.5t。二：当固定卸料板还具有对凸模导向作用的时候，卸料板和凸模的配合间隙要小于卸料板和凸模的冲压间隙。工件精度要求偏低，料厚取0.1